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1引言
配料稱重控制系統(tǒng)即將兩種或兩種以上的物料按一定重量配比自動定量加入到混合機內(nèi)，經(jīng)過混合達到預定要求后自動山料的過程。該系統(tǒng)廣泛應用于化上，醫(yī)藥，飼料，建材，冶金等行業(yè)的配料混合過程控制。與傳統(tǒng)繼電器接觸裝置相比，PLC具有體積小抗干擾能力強和可靠性高等優(yōu)點；但PLC在數(shù)據(jù)處理和顯示功能方面也存在不足，若采用單片機89C51完成數(shù)據(jù)采集與處理，小但便于提高處理精度和降低成本，而且便于通過硬件接口進行數(shù)據(jù)輸出和管理；選用SIMATIC OP07操作員面板代替常規(guī)顯示器作人機界面，將使系統(tǒng)設計成本大為降低，代替TD200文本顯示器將使PLC與顯示器的接口編程變得更加簡單．，并能使顯示功能得到增強。本文將介紹某輕上業(yè)機械廠用于發(fā)泡包裝材料生產(chǎn)的配料稱重控制系統(tǒng)的硬件組成，功能設計與程序?qū)崿F(xiàn)。
2系統(tǒng)組成及主要功能
2.1系統(tǒng)組成原理
整個配料稱重系統(tǒng)山攪拌倉、儲料罐、稱重傳感器、料位計、PLC226.單片機89C51.OP07和多個控制閥門等裝置構(gòu)成，分機械和控制兩大部分。山進料倉、秤斗、攪拌機三部分組成，進料倉在電機的驅(qū)動下向秤斗送出物料，秤斗支撐在稱重傳感器上，山傳感器及變送器產(chǎn)生的代表重量的電信號經(jīng)信號放大模塊后再由單片機采集，當達到預定重量時，PLC驅(qū)動電機開啟秤斗門，物料進入攪拌機，同時啟動攪拌電機，攪拌到規(guī)定時間后開啟出料口放料，一次配料過程完成。稱重傳感器的信號經(jīng)信號放大模塊處理后，其重量變化為4-20mA的標準信號，經(jīng)單片機進行數(shù)據(jù)處理后以串行通信方式傳給PLC，PLC將接收的數(shù)據(jù)送入OP07顯示，供操作員監(jiān)控，另一方面，單片機也可將數(shù)據(jù)送入微型打印機打印輸出；當需進行混合配料時，山用戶按自動鍵，PLC啟動加料閥門，將所需物料（本系統(tǒng)中含三種物料）按一定配比依次加入攪拌倉中，同時PLC監(jiān)測料位計送來的脈沖信號判定物料所處倉中位置，從而控制加料閥門的通斷；加料完成后，根據(jù)預置的混和延遲時間，PLC啟動攪拌電機，保證物料在攪拌倉中充分攪拌，完成混料操作：然后進入放料和壓料階段，由PLC控制山料閥門動作，將物料從攪拌倉中輸出，壓入儲料罐中，完成一個周期的自動配料控制工藝流程。其中稱重采用梅特勒一一托利多稱重傳感器，信號放大采用PT350C信號放大模塊。OP07是西門了公司推出的通過密封鍵盤提供操控和過程監(jiān)視的操作員面板，它支持文本和圖形顯示，其主要特點如下：（1）靈活的集成界面，可用多種方法與不同PLC連接；(2)液晶顯示，背光LED.顯示4行，每行20個字符，行高8mm; (3) 22個字位鍵，8個用戶自定義軟鍵，3種聯(lián)機語言；(4)體積小且具有堅固的塑料外殼，加膜前而板；(5)使用SIMATICProcool/Lite組態(tài)。OP07比傳統(tǒng)的TD200文本顯示器具有更好的顯示功能和更方便的組態(tài)聯(lián)機方式。在控制過程中，OP07主要用以顯示配方號，配料號及當前料號的理論重量，在手動工作模式時，用戶可通過操作員面板輸入或修改配方，亦可根據(jù)顯示的重量值和配方要求控制電機的啟停。
2.2主要控制功能設計
(1)具有斷電保護功能：如果在加料過程中出現(xiàn)斷電情況，則應保護現(xiàn)場，一旦來電后先顯示提示畫面等待按鍵，如果是停止鍵，則清除斷電保護狀態(tài)，返回初始工作狀態(tài)；如果是暫停鍵，則恢復斷電時的工作狀態(tài)繼續(xù)工作；(2)設置“白動”和“手動”兩種工作方式：“手動”工作是單獨完成某個控制環(huán)節(jié)，如單獨“加料”，甲獨“攪拌”和單獨“放料”，它允許用“暫停／繼續(xù)”鍵進行暫停，允許在暫停狀態(tài)修改參數(shù)；“自動”工作是完成一個完整的循環(huán)控制周期，它包括加料、攪拌、放料等環(huán)節(jié)，“自動”操作時只允許“暫停／繼續(xù)”鍵有效，各“手動”鍵無效，且小能修改參數(shù)；(3)具有立即停止功能：當“停止”鍵有效時，任何控制過程中將停止并返回到重量顯示狀態(tài)；(4)具有置零功能：在稱重狀態(tài)下按“置零” 鍵，可使最示值回零，如果超過置零范圍則小能置零并顯示出錯信息；(5)具有去皮功能：在稱重狀態(tài)下按“去皮”鍵可將最示重量作為皮重扣除，再按一次“去皮”鍵將恢復原來的顯示重量。
3控制系統(tǒng)PLC程序設計
根據(jù)前面介紹的控制原理及主要功能設計的要求，可在STEP7 -MICRO/WIN軟件半臺上設計山系統(tǒng)的PLC監(jiān)控程序。“復位處理”是當PLC接收單．片機發(fā)來的“復位”信號后所作的一些處理（具體說明見后文），“復位“信號以約定的兩個字節(jié)的信息“30H，23H”表示。自動循環(huán)控制了程序是系統(tǒng)的工藝流程核心，而該子程序是由單獨加料、單獨攪拌、單獨放料幾個子程序級聯(lián)而成，每個子程序的設計思路都是類似的，以加料為例，其詳細了程序流程圖如圖4所示。在程序設計過程中還應考慮單片機與PLC之間的數(shù)據(jù)通信問題，山于PLC226具有RS485接口，而單片機采用RS232接口標準，通過PC/PPI電纜作為RS232/RS485轉(zhuǎn)接器可在PLC與單，片機之間建立串行通信方式，山于RS485為半雙工電氣標準硬件電路，在用PC/PPI電纜時，發(fā)送和接收之間要有一定的時間間隔，這是山電纜本身的切換時間決定的。PLC與單片機之間的通信協(xié)議為：山PLC發(fā)送兩個寧節(jié)的約定信息“31H，23H”給單片機，單片機接收約定信息后將5個寧節(jié)的重量數(shù)據(jù)傳給PLC。該系統(tǒng)中PLC用于串行通信的發(fā)送和接收的中斷了程序如下：
(1)發(fā)送了程序INTO清單：

    LD SMO.O

    M()VB 2.VB800

    MOVB 16#3I.VB801

    MOVB 16#23.VB802

    XMT VB800.0

    (2)接收了程序INTI清單：

    LD SMO.O

    MOVB SMB2．*VD400

    INCD VD400

    INCB VB605

    LDB>=VB605.5

    MOVB 0，VB605

    MOVD &VB600，VD400

4提高系統(tǒng)稱重精度的措施
系統(tǒng)的精度主要山傳感器和信號放大模塊決定，但山于系統(tǒng)的上作過程是一個動態(tài)過程，控制過程中的某些操作將直接影響到系統(tǒng)的精度，因此在軟件上采取了以下措施：(1)在每一配料周期開始時，將此前設定的加料量與實際的加料量求差值，作為本周期設定的加料量的補償值，以消除每一秤加料量的累計誤差；(2)不采用開機自動置零方式，目的是為了便于觀察稱重傳感器的工作情況，在稱重罐無附加重量的情況下開機后所顯示的重量值如果超過標準重量的30%，則應考慮傳感器是否出現(xiàn)故障需要更換；(3)在系統(tǒng)實際工作過程中，由于機械振動設備磨損及秤體積塵等原因還會造成預加壓力的改變而使零點電壓變化，為了確保測量值的準確系統(tǒng)軟件定時對零點電壓進行自動測量，然后在計算中扣除零點值。自動測量的方法如下：在單片機定時中斷周期到時，單片機系統(tǒng)輸出復位信號傳給PLC，由PLC關閉電機，停止加料，然后控制系統(tǒng)運轉(zhuǎn)一定時間，將料放盡后進行測量，將測量山的零點電壓值存入暫存區(qū)；(4)加料過程中，當理論用料量和實際的加料量的差值小于加料提前量時，關閉加料閥門，停止加料，靠慣性和閥門關閉后的物料流量補足理論料量，若提前量太大，采用點動方式完成（即對送料電機采用脈沖驅(qū)動方式，每啟動一次，只送入少量物料），以保證稱重的準確性。通過采取以上措施后，系統(tǒng)的稱重精度達到了3/1000。
5 結(jié)束語
本文以PLC226為控制核心，以單片機最小系統(tǒng)為數(shù)據(jù)處理模塊，以OP07操作員面板作為人機界面構(gòu)成控制系統(tǒng)具有硬件結(jié)構(gòu)簡單的特點。單片機89C51比PLC具有更強的數(shù)據(jù)處理和數(shù)據(jù)管理功能，比PLC擴展模擬量模塊的成本低廉；PLC用于開關量控制比單片機有更高的可靠性；用操作員面板代替微機監(jiān)示器則具有更小的體積和更低的成本，代替TD200文本顯示器則具有顯示功能更強和組態(tài)聯(lián)機更方便的優(yōu)勢。三者結(jié)合起來使系統(tǒng)的性能價格比大大提高。目前用該系統(tǒng)生產(chǎn)的發(fā)泡包裝材料已應用到青島海爾集團的商品包裝上，兩年來的生產(chǎn)實踐證明系統(tǒng)運行正常、可靠性高。

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